CN204425231U - 一种微型风光互补发电装置 - Google Patents

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贾欣
杨春勇
侯金
江维
蒋明伟
刘爽
倪文军
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    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

本实用新型公开了一种微型风光互补发电装置，涉及发电技术。本装置是：智能发电机（10）、太阳能和风能控制开关（20）、智能充电器（30）、蓄电池（40）、负载开关（50）和负载（60）依次连接；微控制平台（90）分别与双轴跟踪太阳能发电机（11）、太阳能和风能开关（20）、PWM控制开关（32）、蓄电池（40）、负载开关（50）和四方位光照传感器（70）连接。本实用新型高效利用太阳能；保护蓄电池和延长蓄电池寿命；适用于科研仪器、通信基站和数据采集终端等小功率设备供电。

Description

一种微型风光互补发电装置
技术领域
本实用新型涉及发电技术，尤其涉及一种微型风光互补发电装置。
技术背景
随着社会科技的进步，越来越多的科研仪器、通信基站和数据采集终端等小功率设备被广泛应用于人们的工作和生活中，与其相匹配的小功率发电装置比较少，所以研制配置科学、安全高效和稳定可靠的微型风光互补发电装置，具有一定的现实意义。
市场上的风光互补发电装置普遍存在能源利用率低，电池寿命相对较短，不易携带等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种微型风光互补发电装置。
本实用新型的目的是这样实现的：
鉴于风能与光能在时间、地域和资源上互补性强的特点，本实用新型是一种风光互补的发电方案，弥补风能和光能单独发电时的缺陷，共享控制器、蓄电池和逆变器等资源，充分合理地收集、转化能源，降低成本，提高收益，适用于科研仪器、通信基站和数据采集终端等小功率设备的供电。
具体地说，本装置包括包括由双轴跟踪太阳能发电机和微型风力发电机组成的智能发电机，由太阳能开关和风能开关组成的太阳能和风能开关，由可调斩波电路和PWM控制开关组成智能充电器，蓄电池，负载开关，负载，四方位光照传感器以及微控制平台；
其位置和连接关系是：
智能发电机、太阳能和风能控制开关、智能充电器、蓄电池、负载开关和负载依次连接；
微控制平台分别与双轴跟踪太阳能发电机、太阳能和风能开关、PWM控制开关、蓄电池、负载开关和四方位光照传感器连接；
所述的双轴跟踪太阳能发电机由太阳能电池板和双轴跟踪装置组成，所述的四方位光照传感器由四个光照传感器组成，在同一平面放置，该平面与太阳能电池板所在的平面平行，放置方位为东、西、南、北四个方向，呈菱形阵列。
本实用新型具有以下优点和积极效果：
1、高效利用太阳能
利用双轴跟踪太阳能发电机，相比普通太阳能板可提高输出电功率达30～40％；
2、保护蓄电池和延长蓄电池寿命
微控制平台对比采样电压与阈值电压，控制电量的输入及负载的输出，防止过充过放；控制蓄电池的充电方式，使蓄电池最大程度按照最佳充电曲线进行充电，相对市场普通不加保护措施的充放电方法，可延长蓄电池寿命达20～30％；
3、适用于科研仪器、通信基站和数据采集终端等小功率设备供电
硬件包括微型风力发电机、双轴跟踪太阳能发电机、蓄电池以及集成控制器，便于携带，输出电压为5～38V可调，能满足小功率设备的工作电压。
附图说明
图1是本装置的结构方框图；
图2是四方位光照传感器70的排列图；
图3是数字开关的电路原理图；
图4是可调斩波电路31的电原理图；
图中：
10—智能发电机，
11—双轴跟踪太阳能发电机，
12—微型风力发电机；
20—太阳能和风能开关，
21—太阳能开关，22—风能开关；
30—智能充电器，
31—可调斩波电路，
32—PWM控制开关；
40—蓄电池；
50—负载开关；
60—负载；
70—四方位光照传感器；
80—太阳能和风能，
81—太阳能，82—风能；
90—微控制平台(MSP430f149)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
一、装置
1、总体
如图1，本装置包括由双轴跟踪太阳能发电机11和微型风力发电机12组成的智能发电机10，由太阳能开关21和风能开关22组成的太阳能和风能开关20，由可调斩波电路31和PWM控制开关32组成智能充电器30，蓄电池40，负载开关50，负载60，四方位光照传感器70以及微控制平台90；
其位置和连接关系是：
智能发电机10、太阳能和风能控制开关20、智能充电器30、蓄电池40、负载开关50和负载60依次连接；
微控制平台90分别与双轴跟踪太阳能发电机11、太阳能和风能开关20、PWM控制开关32、蓄电池40、负载开关50和四方位光照传感器70连接；
所述的双轴跟踪太阳能发电机11由太阳能电池板和双轴跟踪装置组成，所述的四方位光照传感器70由四个光照传感器组成，在同一平面放置，该平面与太阳能电池板所在的平面平行，放置方位为东、西、南、北四个方向，呈菱形阵列。
2、功能部件
1)智能发电机10
智能发电机10由并联的双轴跟踪太阳能发电机11和微型风力发电机12组成；
(1)双轴跟踪太阳能发电机11
双轴跟踪太阳能发电机11由太阳能电池板和双轴跟踪装置组成。
*太阳能电池板选用Eco-Worthy公司的ICO-SPC-20W多晶硅太阳能电池板；
峰值电压：17.8伏特，峰值电流：1.20安培，开路电压：22.0伏特，短路电流：1.30安培。
*双轴跟踪装置选用RUNYUAN的RY-MINI-B双轴跟踪装置；
水平角度：0～355°(可调节)，方位角角度：-45°～+45°(10°～90°)，包括水平电机和高度电机各1只。
太阳能电池板的电压输出端接太阳能开关21的输入端。
(2)微型风力发电机12
微型风力发电机11选用丹麦Vestas风力发电机；
额定功率：50瓦，额定电流：2.2安培，启动风速：3米/秒，安全风速：45米/秒；
微型风力发电机11的电压输出端接风能开关22的输入端。
2、太阳能和风能控制开关20
太阳能和风能控制开关20包括太阳能开关21和风能开关22，均为一种数字开关；
如图3，数字开关是一种由场效应管和与三极管组成的数字开关。
数字开关的控制端3B连接微控制平台90的IO端口，当IO端口输出高电平时则开关导通，输出端3C的电压值等于输入端3A电压值；当IO端口输出低电平时则开关关闭，输出端3C的电压值等于0。
3、智能充电器30
智能充电器30由前后串联的可调斩波电路31和PWM控制开关32组成。
1)可调斩波电路31
如图4，可调斩波电路31是一种稳压电路。
其功能是将双轴跟踪太阳能发电机11和微型风力发电机12的输出电压稳定至蓄电池40合适的充电电压范围内。
图4的4C端口为升压电路的输出端，其输出电压Vout1为：
V out 1 = 1.23 × ( 1 + R 4 R 5 )
图4的4D端口为降压电路的输出端，其输出电压Vout2为：
V out 2 = 1.23 × ( 1 + R 6 R 7 )
可调斩波电路31的输入电压端4A连接太阳能和风能输入开关20的输出端3C，可调斩波电路31的输出电压端4D连接PWM控制开关32的输入端3A。
2)PWM控制开关32
PWM控制开关32也为一种数字开关。
如图3，数字开关是一种由场效应管与三极管组成数字开关。
PWM控制开关32的输出端3C接负载开关的输入端3A。
4、蓄电池40
蓄电池40选用日本三洋186502600mAh 13.7V可充电电池。
5、负载开关50
负载开关50也为一种数字开关。
如图3，数字开关是一种由场效应管与三极管组成数字开关。
负载开关50的输出端3C接负载60。
6、负载60
负载60是指工作电压在3V～12V的小功率监测装置。
7、四方位光照传感器70
四方位光照传感器70由四个光照传感器组成，选用美国MAXIM公司的MAX44009芯片；
如图2，在同一平面放置四个光照传感器，该平面与太阳能电池板所在的平面平行，光照传感器的放置方位为东、西、南、北四个方向，呈菱形阵列。
8、微控制平台90
微控制平台90作为本实用新型的核心，负责执行四方位光照传感器70的参数采集，控制数字开关的通断，驱动双轴跟踪太阳能发电机11的电机转动；
微控制平台90选用MSP430f149，用A/D方式(模数转换方式)与四方位光照传感器70通信。

Claims (1)

1.一种微型风光互补发电装置，其特征在于：
包括由双轴跟踪太阳能发电机（11）和微型风力发电机（12）组成的智能发电机（10），由太阳能开关（21）和风能开关（22）组成的太阳能和风能开关（20），由可调斩波电路（31）和PWM控制开关（32）组成智能充电器（30），蓄电池（40），负载开关（50），负载（60），四方位光照传感器（70）以及微控制平台（90）；
其位置和连接关系是：
智能发电机（10）、太阳能和风能控制开关（20）、智能充电器（30）、蓄电池（40）、负载开关（50）和负载（60）依次连接；
微控制平台（90）分别与双轴跟踪太阳能发电机（11）、太阳能和风能开关（20）、PWM控制开关（32）、蓄电池（40）、负载开关（50）和四方位光照传感器（70）连接；
所述的双轴跟踪太阳能发电机（11）由太阳能电池板和双轴跟踪装置组成；
所述的四方位光照传感器（70）由四个光照传感器组成，在同一平面放置，该平面与太阳能电池板所在的平面平行，放置方位为东、西、南、北四个方向，呈菱形阵列。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111405384A (zh) * 2020-03-02 2020-07-10 浙江英丽科技有限公司 一种微基站

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